重磅!亚派双向变流型牵引供电方案率先在重庆地铁4号线二期项目开通运行!

重磅!亚派双向变流型牵引供电方案率先在重庆地铁4号线二期项目开通运行!

2022-06-30

6月18日上午,重庆轨道交通4号线二期项目正式开通运营。作为这一重要时刻的见证者,亚派科技自主创新的双向变流型牵引供电装置率先在该线路上成功开通运行。与传统牵引供电系统方案相比(二极管整流机组+再生能馈+主所中压SVG),双向变流型牵引供电系统集牵引整流、制动回馈、无功补偿三大功能于一体,实现了牵引供电系统的柔性稳压控制、多机协同控制、智能故障诊断、BIM可视化运维等功能,具有牵引网压波动范围小、系统集成度更高、建设占地面积小、系统投资成本低等明显优势,将逐步成为未来国内城市轨道交通牵引供电的发展趋势。

系统方案介绍<<<<

1.传统牵引供电系统的组成和特点

当前城市轨道交通牵引供电系统普遍采用24脉波二极管整流机组、再生制动逆变回馈装置、及在主变电所设置中压无功补偿的组合式方案(如图2所示),该系统具有装置设备多、各个装置功能单一、整体结构复杂等特点,由于二极管整流机组存在单向能量传输及输出不可控的特性,造成了列车运行时牵引网压波动大、电网功率因数波动大、再生制动能量不能充分利用等问题,不能满足和适应当前城市轨道交通行业提出的安全可靠、节能高效、低碳绿色的可持续发展要求。

图2 传统牵引供电系统方案

图3 双向变流型牵引供电系统方案
 

2.双向变流型牵引供电系统简介

亚派科技推出的双向变流型牵引供电系统(如图3所示),采用一套基于四象限变流控制技术的纯电力电子装置(如图4所示)完全取代原有二极管整流机组+再生能馈+中压SVG组合方案,结合公司最新研发的基于能量潮流控制和节能优化运行的城轨牵引柔性控制软件平台,实现牵引供电系统的有源分布式动态控制、再生制动能量高效吸收、线路功率因数的智能补偿等功能,有效解决了现有供电系统存在的牵引或制动过程中因瞬时功率冲击带来的直流牵引网压大幅度波动,提高了列车再生制动能量的吸收利用率,改善了直流牵引网压的供电品质,提升了列车运行的安全稳定性。

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图4 双向变流型牵引供电系统现场照片
 

安全可靠<<

亚派科技双向变流型牵引供电系统,采用最先进的ANPC三电平主电路拓扑及DSVPWM系统控制策略,建立一套基于能量潮流控制和节能优化运行的线路级牵引供电系统仿真模型,对线路整体的牵引能耗水平情况、网压供电稳定能力、再生能量回收利用率、无功补偿容量需求等影响程度进行动态分析和综合评估;通过实际项目现场各种工况下的动态仿真计算及测试,充分验证系统安全性、可靠性指标达到项目整体要求。

在双边供电、大双边供电及单边供电等各种供电模式下,系统均可正常稳定输出,设备安全可靠。(如图5所示)

在直流接触网发生短路情况下,通过控制策略及保护装置,能够快速保护IGBT功率模块安全退出。在短路故障恢复后,设备即可正常并网运行,保证了系统的安全可靠性。

图5 现场运行工况曲线图
 

性能卓越<<

亚派科技双向变流型牵引供电系统,在保证牵引整流、再生回馈、无功补偿三大功能实现和智能切换的同时,具有动态响应快、电压利用率高、高频尖峰低、整机损耗小等特点和优势,其关键性能指标如下:

动态响应快:

在列车牵引/制动过程中最大功率冲击下的完全响应时间小于200ms;

网压控制好:

在满足牵引/制动最大输出功率范围内,直流牵引网压波动小于50V;

系统效率高:

双向变流装置及双向变压器的整机最大功率下的效率达98%;

输出谐波小:

最大容量输出工况下,并网电压谐波小于2%、并网电流谐波小于2.5%;

过载能力强:

最大输出容量可到9MW,并具备抗短路冲击耐受能力。

图6 牵引供电系统运行指标参数图
 

智慧运维<<

亚派科技双向变流牵引供电系统,率先打造了基于BIM模型三维可视化的牵引供电系统智能运维平台,该平台具有智能监测、智能控制、智能管理等功能,实现全线路牵引供电系统及供电核心装置的智能远程管控、降低运维成本、提高运维效率等目标。

多机协同控制:

在某个站点装置出现故障退出或降容运行时,系统可快速协同相邻站共同出力,保证故障站点牵引网压的稳定安全;

智能无功补偿:

在夜间列车停运后,通过全线功率因数动态监测和补偿策略,实现分布式无功补偿,提高线路整体功率因数;

启动阈值调整:

根据运营时刻表,自动调整全线各站点启动电压阈值大小,保证全线能馈系统的节能率最高;

故障预测诊断:

当装置出现故障时,平台可快速进行智能诊断,基于BIM模型进行故障精准定位,自动生成运维工单,指导现场快速解决问题。

图7 双向变流智慧运维管理系统界面图
 

两种方案综合对比<<

与传统的二极管整流机组+再生能馈装置+中压SVG的牵引供电系统方案对比,亚派自主创新的双向变流型牵引供电装置在功能特点、性能指标、建设投资、运维服务等各个方面都体现出了明显优势,综合分析对比如下:


 

创新驱动、低碳未来<<<<

2020年3月,中国城市轨道交通协会正式发布的《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》中明确提出建设“构建交流中压环网与推广直流牵引网的双向变流技术”的智能能源系统体系。亚派科技在重庆四号线二期项目的成功示范应用,充分验证了双向变流型牵引供电系统的技术先进性,将加快推动城市轨道交通牵引供电系统的升级换代,为推动建设更加安全、高效、节能、绿色的智慧城轨具有非常重大的意义。

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